2023 - czy to rok nowego otwarcia w kosmosie. Misje, sukcesy, porażki i opóźnienia
Satelita Europejskiej Agencja Kosmicznej Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) został w kwietniu wysłany w niebo na rakiecie Ariane-5 z portu kosmicznego Kourou w Gujanie Francuskiej. Przewozi dziesięć instrumentów do badania księżyców Jowisza, Kalisto, Ganimedesa i Europy. "W przypadku Europy uważa się, że pod jej lodową skorupą znajduje się głęboki ocean, być może o głębokości 100 km", powiedziała naukowiec misji prof. Emma Bunce z Uniwersytetu Leicester w Wielkiej Brytanii. "Ocean styka się, jak sądzimy, ze skalistym dnem. Więc to zapewnia scenariusz, w którym jest mieszanie i jakaś interesująca chemia", dodała badaczka w BBC News.
JUICE będzie badać księżyce zdalnie, przelatując nad ich powierzchniami, ale nie lądując. Na pokładzie ma lidar, który zostanie wykorzystany do stworzenia trójwymiarowych map ich powierzchni. Magnetometry zbadają pola elektryczne i magnetyczne, a inne czujniki zbiorą dane na temat cząstek i cząsteczek, które otaczają księżyce. Ganimedes - największy księżyc w Układzie Słonecznym - to ostateczny cel satelity. Zakończy on swoje tournée, wchodząc na jego orbitę w 2034 roku. opuści on Ziemię po JUICE, w przyszłym roku, powinien dotrzeć tuż przed JUICE, ma bowiem do dyspozycji potężniejszą rakietę nośną. Clipper skupi się na Europie.
Co NASA, inne agencje kosmiczne i prywatny sektor kosmiczny zaplanowały na 2023 rok?
Na ten rok zaplanowane były dziewicze loty nowych rakiet - Ariane 6 firmy Arianespace, New Glenn firmy Blue Origin i Vulcan Centaur firmy United Launch Alliance. To tylko te większe konstrukcje, bo testowane są i mają być inne urządzenia wynoszące, np. RS1 firmy ABL Space Systems, która odbyła swój debiutancki lot w styczniu, jednak nie udało się osiągnąć orbity.
W marca dziewiczy lot japońskiej rakiety JAXA/MHI H3 został przerwany w locie z powodu braku zapłonu drugiego stopnia, co spowodowało utratę satelity ALOS-3. Kilka dni później odbył się debiutancki lot Terran 1 firmy Relativity Space, który również zakończył się awarią.
W kwietniu swój debiutancki lot miała chińska Tianlong-2 firmy Space Pioneer i z powodzeniem osiągnęła orbitę. Był to pierwszy udany start chińskiej prywatnej rakiety zasilanej paliwem ciekłym. 20 kwietnia Starship firmy SpaceX odbył swój pierwszy lot testowy, którego celem było ukończenie około trzech czwartych orbity i wylądowanie na Oceanie Spokojnym na północny zachód od Kauai. Start testowy był częściowo udany, ale po nieudanej separacji członów został uruchomiony system zakończenia lotu. Ogólnie SpaceX planuje około stu startów różnych swoich rakiet w 2023 r.
Wydarzeniem, które na pewno skupi uwagę w tym roku, będzie powrót na Ziemię, we wrześniu br. sondy OSIRIS-REx, która w 2020 r. wylądowała na asteroidzie Bennu i pobrała próbkę gruntu. I już od razu, w kolejnym miesiącu planuje się start ważnej misji na kolejną asteroidę, 16 Psyche, po tym, jak problemy z oprogramowaniem w 2022 r. opóźniły projekt. Ma ona teraz wzbić się w niebo na rakiecie SpaceX Falcon Heavy. Gdy do Psyche doleci w 2029 r., ma się przekonać, czy rzeczywiście składa się ona głównie z żelaza i niklu (i warta jest owe hipotetyczne kwadryliony, o czym się często pisze).
W planie na ten rok jest odłożona misja na Księżyc współpracującej z NASA firmy Astrobiotic - o nazwie Peregrine Mission 1 z m.in. łazikiem Iris na pokładzie. Będzie to debiutancki lot kosmiczny nowej rakiety firmy United Launch Alliance - Vulcan Centaur, która choć nie jest tak duża jak przetestowany już Space Launch System (SLS) NASA i Starship firmy SpaceX, chce być ważnym graczem wśród ciężkich rakiet nośnych. Niewykluczone jednak, że misja wykorzysta Falcon Heavy firmy SpaceX. Inna misja księżycowa zaplanowana na 2023 r. to IM-1, podczas której lądownik Nova-C ma wylądować w pobliżu zawalonego tunelu lawowego w Lacus Mortis - Jeziorze Śmierci, dużym kraterze w księżycowym Oceanie Burz. IM-1, będący częścią programu NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS) i zaprojektowany przez prywatną firmę Intuitive Machines, przetestuje również system precyzyjnego lądowania.
Przy okazji misji księżycowych trzeba wspomnieć planowanym wystrzeleniu rosyjskiej misji Łuna 25, zrobotyzowanej sondy do badań w południowym rejonie polarnym Księżyca. Łuna 25 ma zapoczątkować serię nowych misji. W pierwszej połowie 2023 niepowodzeniem zakończyła się próba lądowania na Księżycu japońskiej firmy ispace i jej statku Hakuto-R. Firma ispace z siedzibą w Tokio została założona w 2010 roku w ramach konkursu Google Lunar XPrize i od tego czasu wyłoniła się jako jedna z nowej generacji firm skupiających się na komercyjnych usługach księżycowych. Tylko garstka państw wylądowała z sukcesem na Księżycu, i, jak do tej pory, żadna prywatna firma tego nie dokonała. Pierwsza prywatnie finansowana misja lądownika księżycowego, izraelski statek kosmiczny Beresheet, rozbił się o Księżyc w 2019 roku po awarii głównego silnika podczas sekwencji lądowania.
Poza misjami na Księżyc warto wspomnieć o śmiałym planie umieszczenia sondy w atmosferze Wenus w celu poszukiwania warunków nadających się do życia i jego śladów w warstwie chmur planety. Venus Life Finder (VLF) ma zostać wystrzelony w rakiecie Electron firmy Rocket Lab z Nowej Zelandii w październiku 2023 roku. Będzie to jednak krótka misja, podczas której sonda spędzi zaledwie pięć minut w wenusjańskich warstwach chmur na wysokości od 48 do 60 km nad powierzchnią planety.
W rozkładzie startów na ten rok są też indyjskie misje Chandrayaan na Księżyc. Chandrayaan-1 w 2008 roku znalazł wodę na Księżycu, Chandrayaan-2 rozbił się na jego powierzchni w 2019 roku. Powtórzona misja Chandrayaan-3 zakłada wysłanie lądownika i łazika w celu wylądowania w basenie Aitken na południowym biegunie Księżyca. Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych (ISRO) planuje wystrzelić ją w połowie 2023 roku z Centrum Kosmicznego Satish Dhawan.
Boeing ze statkiem kosmicznym Starliner ma taką samą umowę z NASA jak SpaceX, ale może zostać uruchomiony dopiero po udanym załogowym locie testowym. Po kilku problemach technicznych podczas ostatnich prób Boeing z powodzeniem wysłał swoją kapsułę CST-100 Starliner bez załogi na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) 19 maja 2022 roku. Teraz przyjdzie kolej na astronautów NASA Barry’ego Wilmore’a i Suni Williams, którzy polecą na ISS w ramach tej nieco opóźnionej misji.
Patrząc nieco dalej w przyszłość
W 2024 NASA planuje wystrzelenie pierwszych dwóch komponentów Lunar Gateway, komponentu na orbicie Księżyca kluczowego w planie powrotu na Księżyc i kamienia milowego dla załogowych misji na Marsa w latach trzydziestych. ESA w 2024 planuje przeprowadzić orbitalny lot testowy bezzałogowego samolotu kosmicznego Space Rider. Japonia zaś planuje wystrzelenie statku kosmicznego Martian Moons Exploration (MMX) w celu zebrania i przywie-zienia próbek z jednego z księżyców Marsa, Fobosa.
W kolejnym, 2025 roku w ramach programu NASA Artemis ma wystartować załogowa misja Artemis III, która przewiduje astronautów w pobliżu południowego bieguna Księżyca. To opóźnienie w stosunku do harmonogramu, o którym pisaliśmy kilka lat temu w MT, ale kto zna realia kosmiczne, ten wie, że opóźnienia takie są właściwie normą. Nie wiadomo zresztą, czy i ten termin nie ulegnie zmianie. Na ten sam rok planowany jest również pierwszy indyjski załogowy lot w przestrzeń kosmiczną, Gaganyaan 3.
Im dalej w przyszłość, tym plany są mniej sprecyzowane i pewne. Wiadomo, że w 2027 r. NASA planuje wystrzelenie Dragonfly, zrobotyzowanej sondy, która ma badać Tytana, księżyca Saturna (1).
Autorstwa NASA - NASA press release 17-101,
Domena publiczna, commons.wikimedia.org
Uran rekomendowany
W nadchodzących latach, jeśli NASA skorzysta z rekomendacji społeczności naukowej i wyśle statek kosmiczny na Urana, jedyną planetą w Układzie Słonecznym, której ludzkość nie odwiedziła w ramach specjalnie zaprojektowanej misji, pozostanie już tylko Neptun. Badacze planet w swojej ostatniej rekomendacji dla NASA zdecydowali się wybrać jednego lodowego giganta zamiast drugiego, po prostu dlatego, że Uran jest bliżej i dotarcie do niego zajęłoby naszym aparatom kosmicznym mniej czasu. Specjalna misja na Urana, jeśli wystartowałaby w 2031 roku, czyli w najwcześniejszym terminie sugerowanym przez raport, dotarałby do planety w latach czterdziestych.
Jeszcze kilka lat temu mówiło się o misji celującej w Neptuna, a dokładniej rzecz biorąc jego księżyc Tryton, na którym podejrzewa się istnienie podobnej aktywności jak na Enceladusie i wody w ilościach takich jak na Europie. Jednak NASA postanowiła zamiast tego sfinansować dwa statki kosmiczne do Wenus, których terminy lotów nie są jeszcze dokładnie znane. Przyczyną było odnalezienie w atmosferze bliźniaczki Ziemi ciekawych, sygnalizujących życie związków chemicznych.
NASA prawie zawsze stosuje się do rad panelu. Misja na Urana byłaby pierwszą od czasu, gdy Voyager 2 przeleciał obok lodowego ciała w 1986 roku. Ekspedycja może ujawnić, jak planeta, jej pierścienie i księżyce uformowały się i ewoluowały przez miliardy lat. Rekomendacja naukowców proponuje misję, która wysłałaby sondę w kierunku Urana w celu zbadania potężnych wiatrów wiejących w jego atmosferze, składającej się z wodoru, helu i metanu. Główny statek kosmiczny spędziłby lata, latając wokół planety, zbierając obserwacje na temat cech takich jak pole magnetyczne, które prawdopodobnie zasila zorze widziane na Uranie. Misja miałaby zbadać cały układ Urana (2), z 27 znanymi księżycami. Ze szczególnym uwzględnieniem Tytanii i Oberona, które są na tyle duże, że pod ich lodowymi powierzchniami może znajdować się woda.
Drugim po Uranie priorytetem amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki jest wysłanie sondy na księżyc Saturna Enceladus, gdzie wykryto gejzery wodne tryskające z podlodowego oceanu. Misja ta polegałaby na wysłaniu lądownika na powierzchnię Enceladusa, w celu zebrania materiału naniesionego przez gejzery i analizy w poszukiwaniu dowodów na istnienie życia.
2025 - rok powrotu na Księżyc?
W 2019 roku wiceprezydent USA Mike Pence wyznaczył ambitny termin powrotu ludzi na Księżyc, a nawet precyzyjnie na jego biegun południowy, do 2024 roku. Jeszcze bardziej ambitny był plan wykorzystania powrotu na Księżyc jako etapu dla misji na Marsa. W sierpniu 2022 roku Reid Wiseman, szef amerykańskie "biura astronautów". ogłosił, że wszyscy aktywni astronauci NASA kwalifikują się do udziału w misjach Artemis, w tym dziewięć wskazanych wcześniej kobiet kandydatek, a wybór załogi zostanie ustalony w późniejszym terminie.
Bazą programu Artemis jest wielka rakieta NASA nazwie Space Launch System (SLS), o długości 98 metrów, zaprojektowana tak, aby osiągnąć prędkość 40 tys. kilometrów na godzinę, oraz statek kosmiczny Orion. W przypadku załogowych misji Artemis rakieta wyniesie na Księżyc statek kosmiczny Orion. Orion jest kapsułą kosmiczną większą od modułów dowodzenia Apollo, która została zaprojektowana do przenoszenia czterech astronautów w misjach na Księżyc.
Przeprowadzona pod koniec 2022 r. bezzałogowa misja Artemis 1 w locie na dystansie 2,3 miliona kilometrów przetestowała SLS, a także zdolność kapsuły Orion do dotarcia na Księżyc, wykonania manewrów na orbicie księżycowej i powrotu na Ziemię w celu lądowania w oceanie. W Artemis 2, zaplanowanej na 2024 r., kapsuła Orion zabierze czteroosobową załogę dalej od Ziemi, niż ludzie kiedykolwiek wcześniej podróżowali. W misji załoga wykona lot na orbitę wokół Księżyca i powróci na Ziemię, testując systemy statku kosmicznego. W 2025 ma odbyć się Artemis 3. Podczas tej misji na powierzchnię Księżyca zejdzie mężczyzna i pierwsza kobieta. Zakładając, że te misje zakończą się sukcesem, astronauci polecą w kierunku Księżyca na pokładzie lądownika księżycowego w rejonie południowego bieguna Księżyca. Pozostać mają na Księżycu przez tydzień.
NASA przyznała 45,5 mln dolarów jedenastu amerykańskim firmom, w tym SpaceX Elona Muska i Blue Origin Jeffa Bezosa, na opracowanie lądowników, które mogą zabrać astronautów na powierzchnię Księżyca. SpaceX został wybrany do dostarczenia załogowego lądownika Artemis 3 opartego na ogromnym pojeździe Starship. Agencja zaprezentowała też już kombinezony kosmiczne generacji Artemis, zaprojektowane specjalnie na potrzeby misji, jeden do startu i lądowania, noszony wewnątrz statku kosmicznego, a drugi do ochrony ciała tych, którzy zapuszczają się poza kapsułę Oriona. Kombinezony będą dopasowane do ciała, a ich celem będzie poprawa komfortu i praktyczności w porównaniu do poprzednich wersji.
Szacunki kosztów są wciąż dopracowywane, a ogólna cena programu Artemis pozostaje nieznana. Budżet programu Apollo wyniósł 23,6 miliarda dolarów w 1973 roku, co według NASA stanowi równowartość ponad 136 miliardów dolarów. W programie powrotu na Księżyc łączne wydatki NASA mają sięgnąć 93 mld dolarów do 2025 roku.
NASA zamierza założyć załogową placówkę w pobliżu południowego bieguna Księżyca. Składniki tego obozowiska, nazywanego Artemis Base Camp, to łazik do transportu astronautów po powierzchni, drugi, ciśnieniowy łazik do długotrwałych eskapad na dalsze odległości oraz sam habitat powierzchniowy, który będzie w stanie pomieścić czterech ludzi jednocześnie. Wymaga również infrastruktury, w tym komunikacyjnej, zasilania, osłony przed promieniowaniem, systemu usuwania odpadów i przestrzeni magazynowej (3).
Planiści misji szukają miejsc, które charakteryzują się łatwym dostępem do energii słonecznej, dobrym połączeniem komunikacyjnym z Ziemią i umiarkowanym nachyleniem, które pozwala na dostęp do pobliskich stale zacienionych regionów (PSR). PSR-y to obszary w pobliżu północnego i południowego bieguna Księżyca, które nigdy nie otrzymują bezpośredniego światła słonecznego, a zatem są bardzo zimne, w zakresie od około minus 248 do minus 203°C. Naukowcy uważają, że PSR-y prawdopodobnie zawierają złoża lodu wodnego. Ten zasób mógłby być wydobywany i przetwarzany na przedmioty użytkowe, takie jak tlen, woda i paliwo rakietowe. Jednakże czy lodu wodnego w tych miejscach jest wystarczająco dużo i czy jest wystarczająco dostępny, aby PSR-y były użytecznymi "wodopojami" - to trzeba jeszcze będzie sprawdzić na miejscu.
Zespół pracujący przy Artemis oszacował, że największy tonaż powierzchniowego szronu ma krater Haworth na księżycowym biegunie południowym. Krater Cabeus, położony około 100 kilometrów od bieguna południowego, ma największy szacowany tonaż podpowierzchniowych złóż wodoru. Naukowcy twierdzą też, że podpowierzchniowe depozyty lodowe są prawdopodobnie bardziej rozległe przestrzennie niż lód napowierzchniowy. Warto dodać, że jednym z projektów towarzyszących i zaproszonych do Artemis jest opracowywany przez firmę Rolls-Royce projekt mikroreaktora atomowego na innowacyjne paliwo TRISO, który miałby służyć docelowo jako zasilanie bazy księżycowej a może także misji na Marsa.
Chińczycy i Rosjanie też się wybierają
Także inne kosmiczne mocarstwa mają w planie księżycowe placówki badawcze, w tym w założeniu rozległy obiekt, który Chiny zamierzają rozwijać z pomocą Rosji. Chiny planują w najbliższych latach szereg misji księżycowych, które mają doprowadzić do zbudowania Międzynarodowej Stacji Badań Księżycowych (ILRS) na południowym biegunie Księżyca w latach trzydziestych. Weiren Wu, główny projektant Chińskiego Programu Eksploracji Księżyca (CLEP), ogłosił niedawno ambitniejszy nawet plan umieszczenia chińskich instalacji na powierzchni Księżyca do 2030 roku.
Chiński plan księżycowy jest podzielony na fazy. Faza 1 składała się z dwóch misji, z których pierwsza, orbiter księżycowy Chang’e-1, była pierwszą chińską misją księżycową i została wystrzelona w październiku 2007 roku. Po udanej misji celowo rozbił się o Księżyc w marcu 2009 roku. Drugą misją był orbiter księżycowy Chang’e-2, który został wystrzelony w październiku 2010 roku, a po udanej misji podstawowej na orbicie księżycowej misja została rozszerzona o badanie asteroidy 4179 Toutatis, co z powodzeniem przeprowadziła w grudniu 2012 roku.
Faza 2 składała się z trzech misji, z których pierwszą było połączenie księżycowego lądownika i łazika, Chang’e-3, który wystrzelił w grudniu 2013 roku i jest obecnie aktywny. Drugą misją była Queqiao-1, która została wystrzelona w maju 2018 roku, aby służyć jako satelita przekaźnikowy wysłany do punktu Lagrange’a L2 Ziemia-Księżyc w celu przekazania komunikacji z Chang’e-4, który został uruchomiony w grudniu 2018 roku i był kombinacją lądownika księżycowego i łazika, z których ten ostatni został nazwany Yutu-2. Oznaczało to również pierwsze w historii lądowanie na niewidocznej stronie Księżyca. Faza 3 składała się z dwóch misji, z których pierwsza to eksperymentalny lot testowy, Chang’e-5 T1, który został wystrzelony w paździer-niku 2014 r. i został zaprojektowany w celu przete-stowania różnych technologii rendezvous i kapsuł, które byłyby wymagane do misji zwrotu próbek księżycowych, co zostało zrealizowane przez Chang’e-5 pod koniec 2020 r. Faza 4 będzie składać się z czterech misji, z których pierwszą będzie satelita przekaźnikowy Queqiao-2, który ma zostać wystrzelony w 2024 roku i będzie działał w taki sam sposób jak jego poprzednik dla pozostałych misji księżycowych fazy 4, Chang’e-6, -7 i -8, które mają zostać wystrzelone odpowiednio w maju 2024, 2026 i 2028 roku.
Wu ujawnił również plan stworzenia skoncentrowanego na Księżycu Internetu Głębokiej Przestrzeni Kosmicznej, który będzie wspierał przyszłe misje księżycowe. "Budujemy konstelację satelitów wokół Księżyca, system, który może zapewnić komunikację, nawigację i usługi teledetekcji. Po tym możemy przeprowadzić w przyszłości eksplorację głębokiej przestrzeni kosmicznej", wyjaśniał w chińskich mediach Wu.
Wygląda na to, że zapowiada się nie tylko powrót na Księżyc, ale również powrót dobrze znanego wy-ścigu mocarstw, nie tylko na Księżycu, ale w ogóle, w kosmosie.
Mirosław Usidus
